冶金行業(yè)配套高壓電機(jī)的風(fēng)機(jī)類型
燒結(jié)用風(fēng)機(jī)、焦?fàn)t煤氣輸送鼓風(fēng)機(jī)、高爐鼓風(fēng)機(jī)、化鐵爐用風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵風(fēng)機(jī)等在冶金工業(yè)的應(yīng)用。并以軸流式壓縮機(jī)、燒結(jié)引風(fēng)機(jī)和高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置3種風(fēng)機(jī)為例探討其未來的發(fā)展趨勢。
風(fēng)機(jī)是用于排送氣體的機(jī)械的總稱，根據(jù)其排氣壓力的高低，分為通風(fēng)機(jī)（p≤15000Pa）、鼓風(fēng)機(jī)（15000Pa＜p≤1.96×105Pa）和透平壓縮機(jī)（p＞1.96×105Pa）。
一、風(fēng)機(jī)在冶金行業(yè)的應(yīng)用
風(fēng)機(jī)在鋼鐵與其它金屬材料的冶煉過程中占有極重要的位置。
從礦石到煉成鋼要經(jīng)過礦石燒結(jié)、煉鐵和煉鋼等主要冶煉過程，即鋼鐵冶煉的全部工藝流程中都需要風(fēng)機(jī)。
1、燒結(jié)用風(fēng)機(jī)
冶煉用的礦石在冶煉之前對礦石要進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)要用燒結(jié)機(jī)，而燒結(jié)爐則需用煙氣主抽風(fēng)機(jī)和冷卻通風(fēng)機(jī)。例如某中型鋼廠有兩個礦石燒結(jié)車間，一個裝有62.5m2燒結(jié)機(jī)5臺的車間，共使用風(fēng)機(jī)29臺，其中用在燒結(jié)機(jī)上有18臺；另一個裝有75m2燒結(jié)機(jī)3臺的車間，共使用風(fēng)機(jī)90臺，其中用在燒結(jié)機(jī)上有8臺，其它風(fēng)機(jī)用在通風(fēng)、除塵、降溫及冷卻。
風(fēng)機(jī)行業(yè)生產(chǎn)的抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風(fēng)機(jī)有幾十種型號規(guī)格，現(xiàn)舉出幾種型號的性能參數(shù)。
由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的D1600、D2000抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風(fēng)機(jī)，是為18~24m2燒結(jié)機(jī)配套的設(shè)備。該類鼓風(fēng)機(jī)為單級單吸入雙支撐結(jié)構(gòu)，用電動機(jī)直接驅(qū)動。鑄鐵機(jī)殼水平剖分為上下兩半，下機(jī)殼安裝左右鑄鐵底座上。轉(zhuǎn)子由優(yōu)質(zhì)碳素鋼主軸、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接葉輪及軸套等組成。軸承為滑動軸承。
D1600離心鼓風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)：流量為1600m3/min，進(jìn)口壓力89.73kPa，升壓8.33kPa，轉(zhuǎn)速1485r/min，功率334kW。
由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的S6500抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風(fēng)機(jī)，適用于75~90m2燒結(jié)機(jī)配套。其結(jié)構(gòu)特點為單級雙吸入雙支承結(jié)構(gòu)，用彈性聯(lián)軸器與電動機(jī)直聯(lián)。機(jī)殼水平剖分為上下兩半并軸向剖分為三段，左右段為兩個進(jìn)氣管向上的結(jié)構(gòu)對稱的進(jìn)氣室，中段為下部有水平出氣管的蝸殼，出氣管口附加有錐形擴(kuò)壓管。
S6500離心鼓風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)：流量為6500m3/min，出口壓力101.31kPa，進(jìn)口壓力89.05kPa，轉(zhuǎn)速1475r/min，功率1640kW。
目前國內(nèi)最大的燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)是陜西鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的SJ16000型,流量16000m3/min，功率達(dá)5000kW。
2、焦?fàn)t煤氣輸送鼓風(fēng)機(jī)
焦炭是冶煉鋼鐵的主要燃料和還原劑，也是高爐中料粒的支撐劑和疏松劑，而煉焦?fàn)t內(nèi)的煤氣須經(jīng)風(fēng)機(jī)抽出后，一部分作為煉焦?fàn)t的燃料，一部分加壓后送往鋼廠作為燃料，另一部分用作生產(chǎn)其它副產(chǎn)品。
焦?fàn)t煤氣輸送的典型代表產(chǎn)品是沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的D1250-31型離心鼓風(fēng)機(jī)。其主要結(jié)構(gòu)特點是機(jī)組由電動機(jī)、齒輪增速機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)、潤滑系統(tǒng)和儀控系統(tǒng)組成。機(jī)殼為水平剖分式結(jié)構(gòu)，軸承箱下面有橫縱向定位鍵槽，以保持機(jī)體良好對中，并能適應(yīng)機(jī)殼熱膨脹；軸承箱與殼體鑄成一體，增強(qiáng)剛度便于拆卸檢修。
轉(zhuǎn)子由主軸、3個葉輪、隔套、平衡盤和半聯(lián)軸器等組成；葉輪采用高強(qiáng)度合金鋼焊接結(jié)構(gòu)。
軸承分為支撐軸承和止推軸承兩部分，支撐軸承為橢圓瓦滑動軸承，止推軸承為米切爾雙面止推滑動軸承。
密封設(shè)在級間、葉輪進(jìn)口、平衡盤外圍及軸兩端，均為迷宮式拉別令密封。
其主要性能參數(shù)：進(jìn)口流量為1250m3/min，進(jìn)口壓力98.07kPa，出口壓力313.82kPa，主軸轉(zhuǎn)速4776r/min，功率3670kW。
3、高爐鼓風(fēng)機(jī)
在生鐵冶煉過程中，必須用高爐鼓風(fēng)機(jī)向高爐輸送一定量助燃的空氣（或氧氣）以提高爐內(nèi)溫度。此外，還需要將燃燒空氣送到熱風(fēng)爐里的離心通風(fēng)機(jī)。
氧氣對鋼鐵工業(yè)在于強(qiáng)化冶煉過程。在煉鋼方面用于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，平爐熔池吹氧煉鋼，電爐氧氣煉鋼等多種。特別是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼已成為鋼鐵工業(yè)飛躍發(fā)展的一條主要途徑。煉鋼用氧量非常之大，它是使用空氣分離設(shè)備從空氣中采用深度冷凍法而取得。每套制氧機(jī)中必須使用空氣壓縮機(jī)、氧氣壓縮機(jī)、加熱鼓風(fēng)機(jī)和透平膨脹機(jī)，即一般所稱的"制氧四大機(jī)"。
高爐鼓風(fēng)機(jī)的典型代表產(chǎn)品是陜西鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的軸流壓縮機(jī)A系列（靜葉不可調(diào)）和AV系列（靜葉可調(diào)）。其主要性能參數(shù)：A40~A112，流量范圍65~680（×103Nm3/h），壓比2.9~7.7，轉(zhuǎn)速3410~9549r/min，功率33~690（×102kW）。
AV40~AV140，流量范圍70~1050（×103Nm3/h），壓比2.7~7.2，轉(zhuǎn)速2524~8833r/min，功率34~900（×102kW）。
4、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵風(fēng)機(jī)
轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)是指轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收以外的各揚塵點的煙氣收集和除塵。其中包括轉(zhuǎn)爐兌鐵、轉(zhuǎn)爐吹煉、吹氬站、鐵水扒渣站及鐵水倒罐站等的煙氣除塵。
煙氣除塵所用的風(fēng)機(jī)主要有4-73型、JY5-44型及5-51型。
4-73型為通用型，從№8~28共12種規(guī)格。其性能范圍：流量16156~680000m3/h，壓力1400~5423Pa，功率18.5~1250kW，轉(zhuǎn)速480~1450r/min。
JY5-44型引風(fēng)機(jī)從№16~31.5共12種規(guī)格，其性能范圍：流量1893~397000m3/h，壓力1922~10931Pa，功率75~1000kW，轉(zhuǎn)速580~1450r/min。
5-51型風(fēng)機(jī)從№8~29.5共20種規(guī)格（包括引風(fēng)機(jī)共40種規(guī)格）。該型風(fēng)機(jī)的主要特點是具有可調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口、高強(qiáng)度耐磨葉輪、防漏油軸承箱及關(guān)節(jié)式軸向調(diào)節(jié)門等先進(jìn)的技術(shù)。其性能范圍：流量9900~583000m3/h，壓力1468~10095Pa，功率15~1600kW，轉(zhuǎn)速480~1450r/min。
5、鋼廠動力站用離心式壓縮機(jī)
動力站用離心壓縮機(jī)的典型產(chǎn)品是沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的DH型和SVK型壓縮機(jī)。
DH系列為雙軸4級等溫壓縮機(jī)，其主要型號為DH35、DH63、DH71及DH80等。主要性能范圍：流量6000~58000Nm3/min，出口壓力617~666.9kPa，功率650~5100kW，轉(zhuǎn)速7784~18982r/min。
SVK離心壓縮機(jī)是在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。主要特點是整體組裝式結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)、齒輪箱、中間氣體冷卻器及潤滑油系統(tǒng)用1個公用底座。進(jìn)口設(shè)置有進(jìn)口調(diào)節(jié)葉片，是優(yōu)化壓縮機(jī)非工況點運行性能的最經(jīng)濟(jì)的方法。進(jìn)口調(diào)節(jié)葉片根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況自動調(diào)節(jié)，可以在氣流變化中實現(xiàn)壓縮機(jī)出口的定壓輸出。主要性能：流量2000~36000m3/h，壓比2~17。
6、化鐵爐用風(fēng)機(jī)
除鋼鐵冶煉工藝過程中需用風(fēng)機(jī)外，一般機(jī)械鑄造工廠常用的化鐵爐（如沖天爐、油爐及煤粉爐等），都需用鼓風(fēng)機(jī)（高壓通風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)）壓送足夠的空氣加以助燃。
其典型代表產(chǎn)品是吉林市鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的H10-13及湖北省風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的HTD系列化鐵爐風(fēng)機(jī)。
H10-13是高壓離心通風(fēng)機(jī)，是為卡腰沖天爐所需性能而設(shè)計的，適用于化鐵率5t/h以下的卡腰沖天爐鼓風(fēng)。共有№6、№6.3、№6.9及№7.5共4種規(guī)格，其性能范圍：流量1690~6980m3/h，壓力8973~15103Pa，功率15~37kW，轉(zhuǎn)速2940r/min。
HTD系列離心鼓風(fēng)機(jī)可配用0.5、1、2、3、5、7、10及15t/h常見的各種爐型的化鐵爐。其性能范圍：流量12~300m3/h，壓力6860~27450Pa，功率5.5~185kW，轉(zhuǎn)速2900~5750r/min。
7、高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置
高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（TopGasPressureRecoveryTurbine，簡稱TRT裝置），是利用高爐爐頂煤氣壓力能經(jīng)透平膨脹作功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的能量回收裝置。TRT裝置既回收了原減壓閥泄放的能量（約占高爐鼓風(fēng)機(jī)所需能量的30%），又凈化了煤氣，并且改善了高爐爐頂壓力的控制品質(zhì)。
其產(chǎn)品是陜西鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的TP系列，性能范圍：流量1360~1916m3/h，壓力2.03~2.5kPa（進(jìn)口），1.09~1.153kPa（出口），功率2770kW，轉(zhuǎn)速3000r/min。
二、未來的發(fā)展趨勢
冶金工業(yè)所用的風(fēng)機(jī)種類盡管有許多種，但相對來講有一定難度，能代表風(fēng)機(jī)設(shè)計制造水平的可分為3種，即軸流式壓縮機(jī)、燒結(jié)引風(fēng)機(jī)和高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置。下面就以這3種風(fēng)機(jī)為例探討其未來的發(fā)展趨勢。上述這3種風(fēng)機(jī)，總體來講國外的技術(shù)水平高于國內(nèi)，國外的先進(jìn)技術(shù)水平就是國內(nèi)應(yīng)積極努力的未來發(fā)展趨勢。
1、軸流式壓縮機(jī)
軸流式壓縮機(jī)具有效率高，容量大，性能調(diào)節(jié)范圍寬等特點。目前國外1000m3以上的高爐皆采用軸流壓縮機(jī)。作為高爐鼓風(fēng)用的軸流壓縮機(jī)，其流量已達(dá)10000m3/min，壓力達(dá)0.69MPa,功率已達(dá)70000kW。
國外生產(chǎn)軸流壓縮機(jī)的主要廠家有瑞士蘇爾壽公司、德國MANGHH、日本三菱重工株式會社、川崎重工株式會社和美國愛利奧特公司、DRESER-RAND公司。國內(nèi)陜西鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)軸流式壓縮機(jī)。
瑞士蘇爾壽公司的軸流壓縮機(jī)具有獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)和良好的氣動性能（整機(jī)多變效率為87%~91%，最大流量和最小流量可調(diào)范圍達(dá)1倍多），以及先進(jìn)的高度三化水平和電子控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)特點是：機(jī)殼為水平剖分型，由灰鑄鐵（或鑄鋼）制成，排氣側(cè)設(shè)計承壓值可達(dá)0.7~1.2MPa，轉(zhuǎn)子為等內(nèi)徑型，多級節(jié)盤式結(jié)構(gòu)，動、靜葉片皆采用修正了的美國NACA原始葉型。采用全靜葉可調(diào)結(jié)構(gòu)比固定靜葉型的壓縮機(jī)，流量范圍可擴(kuò)大1倍。該公司生產(chǎn)的ARI系列軸流-離心復(fù)合式等溫壓縮機(jī)的流量范圍為1400~7500m3/min，壓比為7~11。該產(chǎn)品具有較高的技術(shù)水平。
近年來，為了提高軸流壓縮機(jī)的效率，蘇爾壽公司采用混合反動度設(shè)計方法改善了級間匹配。減少動葉葉頂與機(jī)殼間間隙也能提高壓縮機(jī)性能和效率。在降低軸流壓縮機(jī)噪聲方面，國外多放在隔聲、消聲上，其措施是：（1）采用加厚鑄造機(jī)殼，減弱噪聲散射；（2）采用隔聲罩和消聲器，減少噪聲擴(kuò)散。
利用電子計算機(jī)作為調(diào)節(jié)的中樞指令系統(tǒng)，實現(xiàn)軸流壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)自動化，運行最佳化。
2、燒結(jié)引風(fēng)機(jī)
燒結(jié)引風(fēng)機(jī)作為燒結(jié)機(jī)配套的主抽煙機(jī)，其耗電量大約占燒結(jié)廠總耗電量的50%以上。又因其輸送的介質(zhì)為燒結(jié)煙氣，含塵量大，因此，提高效率，降低能耗，加強(qiáng)耐磨措施，提高使用壽命，仍是燒結(jié)引風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)課題。
燒結(jié)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量取決于燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)面積；壓力取決于燒結(jié)料層的厚度。
燒結(jié)機(jī)的大型化（已可生產(chǎn)1000m2的燒結(jié)機(jī)）和厚料層（已達(dá)700mm），促使燒結(jié)引風(fēng)機(jī)向大風(fēng)量、高負(fù)壓方向發(fā)展。燒結(jié)引風(fēng)機(jī)的最大流量為40000m3/min，最高壓力為19620Pa，最大功率為14500kW。
由于制造工藝條件和運輸條件等因素的限制，特大型燒結(jié)機(jī)配套的燒結(jié)引風(fēng)機(jī)往往采用雙機(jī)并聯(lián)形式。
燒結(jié)引風(fēng)機(jī)的耐磨措施：
（1）鋸齒形中盤不僅可以改善葉輪出口氣流分布和降低GD2，而且可避免煙氣對中盤的沖刷；
（2）葉片上裝有可更換的耐磨襯板（襯板表面堆焊碳化鎢）；
（3）由可更換的錐盤保護(hù)中盤不受磨損；
（4）機(jī)殼裝有渦形襯板和側(cè)襯板；
（5）表面涂覆涂覆陶瓷防磨涂料、涂覆樹酯、石英粉加水玻璃等涂料；
（6）表面強(qiáng)化處理表面堆焊、熱噴涂、滲硼、激光表面硬化和高頻淬火等。
目前，國外正在進(jìn)行關(guān)于燒結(jié)引風(fēng)機(jī)氣動設(shè)計計算的二相流（固體微粒和燒結(jié)煙氣）的研究，試圖從空氣動力學(xué)方面來進(jìn)一步解決燒結(jié)引風(fēng)機(jī)的磨損問題。
3、高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置（TRT）
該裝置發(fā)展最快、水平最高的是日本。據(jù)1987年資料統(tǒng)計，1500m3以上的高爐共47座，安裝了38套TRT裝置；2000m3以上的高爐共38座，安裝了35套TRT裝置。目前無論是TRT裝置的質(zhì)量、數(shù)量，還是效率，日本都處于領(lǐng)先地位。
隨著高爐向大型化和高壓爐頂方向發(fā)展，國外TRT裝置隨之向干式、軸流型及靜葉可調(diào)方向發(fā)展。
軸流型透平轉(zhuǎn)子一般為2級或3級，多采用反動度為50%的葉型，動葉片采用抗腐蝕疲勞強(qiáng)度的SUS630不銹鋼。機(jī)殼用鋼板焊接而成，亦可用高強(qiáng)度鑄鐵制成，一般為徑向進(jìn)氣，軸向排氣（亦可下部徑向排氣）。軸封一般采用氮氣密封，近來亦有采用, 非接觸機(jī)械密封。
國外軸流型TRT裝置，大多數(shù)采用靜葉角度調(diào)節(jié)方式，以擴(kuò)大工況范圍，有利于減少噪聲，提高膨脹透平的可靠性，并且不會影響高爐壓力的波動。
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